universidade federal fluminense centro de estudos

58
UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS GERAIS INSTITUTO DE QUÍMICA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA LEONARDO SILVEIRA VILLAR OTIMIZAÇÃO DE METODOLOGIA PARA EXTRAÇÃO E DETERMINAÇÃO DE METALOTIONEÍNAS POR ELETROFORESE EM GEL DE POLIACRILAMIDA DE OSTRAS CRASSOSTREA RHIZOPHORAE (GUILDING, 1828) PARA APLICAÇÃO EM ESTUDOS AMBIENTAIS Niterói Abril/ 2006

Upload: lykiet

Post on 07-Jan-2017

227 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE

CENTRO DE ESTUDOS GERAIS INSTITUTO DE QUÍMICA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA

LEONARDO SILVEIRA VILLAR OTIMIZAÇÃO DE METODOLOGIA PARA EXTRAÇÃO E DETERMINAÇÃO DE

METALOTIONEÍNAS POR ELETROFORESE EM GEL DE POLIACRILAMIDA

DE OSTRAS CRASSOSTREA RHIZOPHORAE (GUILDING, 1828) PARA

APLICAÇÃO EM ESTUDOS AMBIENTAIS

Niterói Abril/ 2006

Page 2: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

LEONARDO SILVEIRA VILLAR

OTIMIZAÇÃO DE METODOLOGIA PARA EXTRAÇÃO E DETERMINAÇÃO DE

METALOTIONEÍNAS POR ELETROFORESE EM GEL DE POLIACRILAMIDA DE

OSTRAS CRASSOSTREA RHIZOPHORAE (GUILDING, 1828) PARA APLICAÇÃO EM

ESTUDOS AMBIENTAIS

Dissertação apresentada ao Programa de

Pós-Graduação em Química da Universidade

Federal Fluminense como requisito parcial

para a obtenção de Grau de Mestre em

Química. Área de Concentração: Química

Analítica

Orientador: Prof. Dr. Ricardo Erthal Santelli

Co-orientador: Prof.Dr. Mauro de Freitas Rebelo

Niterói Abril/ 2006

ii

Page 3: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

B 862

Villar, Leonardo Silveira Otimização de metodologia para extração e determinação de metalotioneínas por eletroforese em gel de poliacrilamida de ostras Crasostrea rhizophorae (Guiling, 1828) para aplicação em estudos ambientais/ Leonardo Silveira Villar. Niterói, RJ: [s.n], 2006. 50f.: il. Dissertação (Mestrado em Química) Universidade Federal Fluminense, 2006.

1. Ostras ( Crassostrea rhizophorae). 2. Proteínas – Metalotioneínas.3. Eletroforese (SDS-PAGE). 4. Contaminação ambiental. I. Título.

CDD 574.5222

iii

Page 4: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

LEONARDO SILVEIRA VILLAR

OTIMIZAÇÃO DE METODOLOGIA PARA EXTRAÇÃO E DETERMINAÇÃO DE

METALOTIONEÍNAS POR ELETROFORESE EM GEL DE POLIACRILAMIDA DE

OSTRAS CRASSOSTREA RHIZOPHORAE (GUILDING, 1828) PARA APLICAÇÃO EM

ESTUDOS AMBIENTAIS

Dissertação apresentada ao Programa de

Pós-Graduação em Química da Universidade

Federal Fluminense como requisito parcial

para a obtenção de Grau de Mestre em

Química. Área de Concentração: Química

Analítica

BANCA EXAMINADORA

________________________________________________ Prof. Dr. Ricardo Erthal Santelli - Orientador

GEO /IQ/ UFF

________________________________________________ Prof.Dr. Mauro de Freitas Rebelo – Co- orientador

IBCCF – UFRJ

________________________________________________ Prof.Dr. Richard Hemmi Valente

FIOCRUZ

________________________________________________ Profa. Dra. Silvia Maria Sella

IQ - UFF

iv

Page 5: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

Niterói Abril/ 2006

AGRADECIMENTOS

Aos meus pais pelo apoio, incentivo e motivação.

Ao meu orientador Prof. Dr. Ricardo Erthal Santelli pela orientação, apoio,

incentivo e paciência durante todo o curso.

Ao meu Co-orientador Prof. Dr. Mauro de Freitas Rebelo pelos

ensinamentos, apoio e críticas, fundamentais para o aprendizado e

desenvolvimento deste trabalho.

À CAPES pela bolsa concedida.

Ao Prof. Dr. Marcelo Einicker Lamas (UFRJ) pelo apoio e suporte durante

parte de meus experimentos e também ao Thiago pelo apoio e ajuda em

experimentos realizados.

Ao Dr. Richard Hemmi Valente (FIOCRUZ), pelos ensinamentos nos

experimentos envolvendo eletroforese e sugestões metodológicas.

Aos colegas de laboratório da UFF, UFRJ por todos os momentos em que

dividimos, amizade e colaboração.

Ao Dr. Francesco Dondero pela doação dos kits para dosagem por

derivatização com bromobimano e pelas preciosas sugestões na extração

das metalotioneínas.

À todas as pessoas, que de alguma forma contribuíram para a realização

deste trabalho.

v

Page 6: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

SUMÁRIO LISTA DE TABELAS v

LISTA DE FIGURAS vi

LISTA DE ACRÔNIMOS vi

RESUMO vii

ABSTRACT viii

1. INTRODUÇÃO 01

1.1 Separação de proteínas por eletroforese em gel de poliacrilamida (SDS-PAGE) 08

2. OBJETIVO 11

3. Materiais e Métodos 12

3.1 Reagentes e soluções 12

3.2 Procedimento de limpeza 12

3.3 Coleta de ostras Crassostrea rhizophorae 12

3.4 Protocolos de extração 14

3.4.1 Extração por precipitação com etanol (Viarengo et al., 1997) 14

3.4.2 Extração através de tratamento térmico 15

3.5 Separação de MTs por Eletroforese em gel de poliacrilamida (SDS-PAGE) 16

3.6 Estimativa da massa molecular das proteínas 20

3.7 Quantificação de Metalotioneínas (derivatização com mBBr) 20

3.8 Detecção imunológica das bandas contendo metalotioneínas 21

3.8.1 Obtenção da diluição adequada de anticorpos (DOT BLOTTING) 21

3.8.2 Imunodetecção 23

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 26

4.1 Extração e separação de proteínas 25

4.2 Identificação e quantificação de MTs por Derivatização com mBBr 33

4.3 Preservação de amostras 38

4.4 Detecção imunológica das bandas contendo MTs 40

5. CONCLUSÕES 43

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 44

vi

Page 7: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

I – LISTA DE TABELAS TABELA 1 Preparo do gel de empilhamento e fracionador 17

II – LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1 Sítios para ligação com metais na metalotioneína 06

FIGURA 2 Indução e síntese da metalotioneína 07

FIGURA 3 Bromobimano (fórmula estrutural) 09

FIGURA 4 Ostra Crassostrea Rhizophorae 14

FIGURA 5 Representação esquemática do gel SDS-PAGE Tris-tricina 18

FIGURA 6 Dot Blotting 23

FIGURA 7 Gel SDS-PAGE 15%T, 2,67%C Tris-Glicina (Laemmli) 28

FIGURA 8 Gel SDS-PAGE 16,5%T, 3%C Tris – tricina 30

FIGURA 9 Gel SDS-PAGE 16,5%T, 3%C (Ostras expostas à Cd2+) 31

FIGURA 10 Gel SDS-PAGE 16,5%T, 3%C (Ostras expostas à Cd2+) 32

FIGURA 11 Gel SDS-PAGE 16,5%T, 3%C (Bromobimano) 34

FIGURA 12 Curva analítica (mBBr) para gel demonstrado na Fig.11 35

FIGURA 13 Gel SDS-PAGE 16,5%T, 3%C (Bromobimano) 37

FIGURA 14 Curva analítica (mBBr) para gel demonstrado na Fig.13 37

FIGURA 15 Gel (Fig.14) visualizado em Coomassie Blue 38

FIGURA 16 Gel SDS-PAGE 16,5%T, 3%C (Amostras degradadas) 40

FIGURA 17 Membrana de nitrocelulose para imunodetecção 41

FIGURA 18 Membrana revelada após incubação de anticorpo 42

III – LISTA DE ABREVIATURAS

LCMM Laboratório de Cultivo de Moluscos Marinhos

MBBr Bromobimano

MTs Metalotioneínas

TBS “Tris Buffer Saline”

SDS-PAGE Eletroforese em gel de Poliacrilamida

vii

Page 8: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

IV – RESUMO

Neste trabalho de dissertação foram identificadas as melhores condições

para a extração, isolamento e quantificação de metalotioneínas de ostras

Crassostrea Rhizophorae (Guilding, 1828). Após a identificação do protocolo de

extração mais adequado, as bandas protéicas referentes a estes extratos foram

separadas utilizando eletroforese em gel de poliacrilamida com dodecil sulfato de

sódio. Foram estudadas as melhores condições para a corrida eletroforética e

revelação do gel. Foi testado o modelo proposto por Laemmli, que utiliza tampão

contendo Tris e glicina, porém este não se mostrou adequado para resolver

polipeptídeos de massas moleculares menores que 10 kDa e desta forma não foi

possível fazer a estimativa de suas massas moleculares. Então se testou o

modelo proposto por Schagger e Von Jagow que utiliza tampão contendo tris e

tricina, o qual se mostrou adequado para resolver polipeptídeos de massas

moleculares menores que 10 kDa, permitindo a visualização de bandas de até 2

kDa.

Para a quantificação de metalotioneínas foi utilizada a técnica de

derivatização com bromobimano e, em paralelo, a transferência do gel obtido para

membrana de nitrocelulose e imunodetecção. Os resultados obtidos mostraram

que ambas as técnicas se mostraram bastantes específicas, podendo ser

utilizadas em trabalhos de rotina. A derivatização com bromobimano possibilitou a

quantificação da banda correspondente aos padrões de MTs e extratos contendo

a metalotioneína. A técnica de imunodetecção confirmou, através da visualização

das bandas contendo padrões e extratos, que estes aparecem na faixa de 7 kDa e

bandas menos nítidas devido a presença de uma forma dimerizada desta proteína.

Foram utilizados padrões contendo bandas com massas moleculares conhecidas

possibilitando assim uma estimativa da massa molecular das MTs.

viii

Page 9: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

V - ABSTRACT

In this work, it was identified the best conditions to extract, isolate and

identify metallothioneins in oysters Crassostrea rhizophorae (Guilding, 1828). After

the extraction protocol identification, the bands containing proteins obtaind from

extracts were separated using sodium dodecil sulfate polyacrylamide gel

electrophoresis (SDS-PAGE). It was studied the best work conditions for

electrophoresis and staining. It was tested the Laemmli model with Tris and

glycine, but this model was not reliable for the separation of proteins with low

molecular weight, below 10 kDa. Those proteins are only partly or even not

separated from the bulk of SDS. Then it was tested Shagger and Von Jagow

model with tris and tricine buffer system. This model was enough to separate and

to identify low molecular weight proteins, making possible the identification of

protein with 2 kDa molecular weight.

For the quantification of metallothioneins it was used bromobimane that

reacts with the cystein groups of MTs, making possible its identification and

quantification. The fluorescence of the protein bands in the gel was evidenced with

an transilluminator and a picture was taken using a camera. At the same time we

made a western blotting to be shure about the localization of MTs bands. Western

Blotting showed us that MTs bands appeared near 7kDa. The others bands

observed (around 14kDa) are probably due to MTs oxidation and formation of

intermolecular dissulfide bonds.

ix

Page 10: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

1

1 – INTRODUÇÃO

A Biota, em zonas costeiras, se encontra exposta a ameaças decorrentes de

diversas atividades antropogênicas. Em particular destacam-se aquelas relacionadas

ao despejo de efluentes ou poluentes tóxicos como, por exemplo, metais traço. As mais

altas concentrações de contaminantes metálicos ocorrem em regiões costeiras de

baixa profundidade, situadas próximas a centros urbanos industrializados. Estes

ecossistemas se tornam vulneráveis a estes poluentes, que podem afetar diretamente

as populações ou se acumular através da cadeia alimentar, com conseqüências para o

homem (Baudrimont et al., 2005).

Dentre esses contaminantes, destacam-se os metais pesados, pela sua

abundância na crosta terrestre e alto potencial de toxicidade. Os metais pesados se

encontram presentes sob diferentes formas no ambiente, especialmente como óxidos e

hidróxidos. Ao alcançarem as zonas costeiras, eles podem reagir com os compostos da

água do mar e alterar suas espécies químicas (formando sulfitos e sulfetos). Os íons

metálicos podem reagir com o material orgânico dissolvido formando colóides metálicos

que podem se adsorver ao material particulado em suspensão e argila, o que influencia

sua disponibilidade para o meio (Carvalho et al.,1991).

A concentração de metais totais em água do mar, sua biodisponibilidade e

também sua concentração em organismos marinhos será uma função do metal traço

envolvido (essencial ou não essencial), da origem do contaminante (urbana ou

industrial) e do organismo em estudo. Todos estes fatores determinam em conjunto

diferentes formas do padrão de distribuição destes metais em diferentes áreas

(Carvalho et al.,1991).

Page 11: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

2

As primeiras avaliações da qualidade do meio ambiente foram feitas por análises

químicas dos compartimentos abióticos: alterações de pH, temperatura e oxigênio

dissolvido, concentrações de diferentes metais na água e no sedimento. No entanto a

determinação de metais pesados nesses compartimentos pode não refletir a

biodisponibilidade desses compostos e menos ainda, a sua toxicidade.

De acordo com Rainbow e Phillips (1993) a biodisponibilidade só pode ser

apropriadamente medida pelo que é encontrado no tecido de organismos alvo. Por

isso, o estudo da concentração total de metais em organismos fornece uma informação

mais precisa do potencial dano desses contaminantes ao seu metabolismo e ao

ambiente em geral (Bryan et al., 1980; Carvalho et al., 1991).

Durante mais de 30 anos, a determinação de contaminantes nos tecidos dos

organismos ditos sentinelas, tem sido a principal forma de avaliação da contaminação

de ecossistemas costeiros. Programas de monitoramento com essa filosofia, como o

“Mussel Watch” iniciaram nos anos 70 nos Estados Unidos e se espalharam por todo

mundo, estando em vigor em muitas localidades até hoje (Cossa, 1989; O’ Connor,

1992 e 1998; GoldBouchot et al., 1995; Hunter et al., 1995; Amiard e Berthet, 1996;

Hayes et al., 1998; Cantillo, 1998).

Esses estudos levaram a noção de que também a toxicidade de um elemento só

poderia ser corretamente avaliada utilizando organismos vivos (Cairns e Mount, 1992).

Organismos indicadores do efeito da contaminação ambiental refletem o estado de

saúde, respondendo prontamente, a um estresse de grande relevância toxicológica, e

por isso podem ser utilizados como uma advertência indicadora da presença de

contaminantes, antes que ocorram danos irreversíveis ao meio ambiente (Barea et al.,

1994).

Page 12: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

3

Moluscos bivalves são utilizados como organismos sentinelas da contaminação

ambiental, através do monitoramento da concentração de metais considerados tóxicos

nos seus tecidos (Cosson, 2000; Cajaraville et al., 2000). O sedentarismo e o hábito

alimentar filtrador, fazem com que esses organismos estejam expostos a

contaminantes em diversos compartimentos abióticos do ecossistema, favorecendo a

concentração de poluentes em seus tecidos. Especialmente ostras do gênero

Crassostrea têm sido amplamente utilizadas para avaliar contaminação em diferentes

ecossistemas. Estes organismos destacam-se pela capacidade de acumulação de

metais nos tecidos sem apresentar efeito tóxico, e a ampla distribuição ao longo do

litoral brasileiro, indo do Paraná ao Rio Grande do Norte, tornando-se especialmente

importante para estudos de avaliação de impacto ambiental (Ignácio et al., 2000;

Rebelo et al., 2003).

No Brasil, existem vários relatos de contaminação da água e organismos

aquáticos por metais. Em alguns deles tem-se a ocorrência de bioacumulação em

moluscos, devido à contaminação de sedimentos da Baía de Todos os Santos – BA por

Cd, Hg, Pb e Zn. Destaca-se também o despejo de esgoto urbano e rejeitos das

industrias petroquímica e metalúrgica que contribuíram para a contaminação de

sedimentos da Baía de Guanabara – RJ por Cr, Cu, Mn e Zn. Finalizando, a Baía de

Sepetiba – RJ, destaca-se pela contaminação por Cd, Cu e Zn provocada por rejeitos

de indústria metalúrgica (Eysink et al.,1987; Pfeifer et al.,1985; Jose, 1997).

A região da Baía de Sepetiba apresenta um histórico de contaminação por Zn e

Cd. Ostras coletadas na região estão presentes na alimentação da população local e

também para a população da região metropolitana do Rio de Janeiro, e via cadeia

alimentar, este alimento pode representar um potencial risco de saúde para o homem.

Page 13: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

4

A organização mundial de saúde estabelece que a dose ingerida tolerada de

cádmio não deva ser superior a 500mg de Cádmio por semana (“WHO” – Organização

Mundial da Saúde). Moluscos e crustáceos apresentam níveis elevados de cádmio

(acima de 1,0 mg. kg-1), mesmo quando procedentes de água consideradas não

poluídas por metais traço. Apesar da concentração de metais nos tecidos revelarem

sobre a biodisponibilidade, o processo de metabolização dessas substâncias até que

elas apareçam incorporadas nos tecidos é lento. Alem disso, muitos trabalhos (Wallner

- Kersanach et al., 2000; Rebelo et al., 2003; Amaral et al., 2005) mostraram que as

ostras são ótimos bioacumuladores, mas não são bons depuradores. Com isso, iniciou-

se uma busca por mecanismos biológicos que pudessem dar uma reposta mais rápida

e mais específica a exposição do organismo aos metais do meio. O termo biomarcador

foi originalmente definido como “alterações bioquímicas, fisiológicas ou manifestações

celulares, promovidas por um estresse ambiental” (Gutiérrez et al., 2003). Neste

contexto, o conceito de biomarcador, utilizado numa forma mais restritiva, de acordo

com estudo realizado por Gadd e colaboradores (1992), está relacionado a uma

alteração bioquímica subletal resultando de uma exposição do indivíduo a um poluente

tóxico. Por esta razão, qualquer sistema celular que sofre uma alteração fisiológica

detectável sob a influência de um estresse ambiental específico ou poluente pode ser

considerado um biomarcador celular. Moléculas envolvidas nesta alteração ou

mudança fisiológica podem ser consideradas como um biomarcador molecular.

Uma das respostas bioquímicas mais estudadas em células animais quando

expostas a metais é a indução de metalotioneínas (MTs – Vallee,1991; Engel e

Brouwer, 1989). Em muitas espécies, por exemplo, moluscos, peixes e crustáceos, a

indução à síntese das MTs por íons metálicos foi demonstrada, sugerindo o potencial

uso de concentrações de MTs em organismos como biomarcadores de exposição a

metais (Amiard et al., 2005).

Page 14: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

5

As metalotioneínas são proteínas que apresentam massa molecular entre 6 e 7

kDa, contendo aproximadamente 60 aminoácidos dos quais cerca de 30%

correspondem a cisteínas (que contém grupos sulfidrila) que são sítios para ligações

com metais (Stillman et al.1995). As MTs possuem alta afinidade por metais formando

quelatos com íons de metais essenciais (Zn2+, Cu2+, etc) ou não essenciais (Cd2+ ,Hg2+,

Ag+, etc) (Viarengo,1989). Apresentam diferentes afinidades por cátions metálicos

(Hg2+ > Cu2+ > Cd2+ > Zn2+) .Outra importante propriedade é que possuem estabilidade

frente ao calor e ausência de aminoácidos com grupos aromáticos.

As MTs foram descobertas em córtex renal de eqüinos (Margoshes e Vallee,

1957) como uma proteína com característica de se ligar ao cádmio. Esta propriedade

foi posteriormente investigada e estas foram denominadas metalotioneínas (Kagi e

Vallee, 1960). As MTs foram encontradas em muitos grupos de organismos como

eucariotos e procariotos, vertebrados e invertebrados (Roesijadi, 1996).

As MTs se ligam a 7 equivalentes de íons metálicos divalentes, com grande

afinidade, através da formação de “clusters” (domínios) metal-sulfidrila (Kagi e Schaffer,

1988; Chang et al., 2006; Vergani et al., 2003), de acordo como representado na figura

1.

Page 15: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

6

Figura 1 – Sítios para ligação com metais presentes na metalotioneína. Os círculos

denotam íons metálicos divalentes (ex. Zn2+, Cd2+, Mn2+, Cu2+).

Acredita-se que as metalotioneínas possuem um significante papel no controle

homeostásico de metais essenciais do grupo I-B e II-B (Zn2+, Cu2+) e o seqüestro de

metais tóxicos (Cd2+, Hg2+). Estas são capazes de proteger a estrutura celular de

interações não específicas com metais traço e promover a detoxificação de metais

essenciais em excesso no interior da célula (Hamer, 1986; Viarengo e Canesi, 1991;

Roesijadi, 1992; Viarengo e Nott, 1993). Estes metais aumentam a taxa de síntese da

metalotioneína (Tessier et al., 1996). A figura 2 mostra um esquema da indução de

metalotioneínas por metais pesados (Revisão em Roesijadi, 1996), através da indução

e síntese da metalotioneína.

Devido a esta ser uma proteína que é induzida quando ocorre exposição a

metais traço, as MTs são consideradas um importante e específico biomarcador ,

detectando a resposta do organismo frente a poluentes inorgânicos presentes no

ambiente marinho.

Page 16: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

7

Quando metais não essenciais (Cd, Hg, Ag) entram na célula, ocorre uma

inevitável competição entre estes e metais essenciais (Cu, Zn) por ligantes

intracelulares como metaloproteínas e as MTs atuam na detoxificação como

representado na figura 2.

A afinidade in vitro da proteína decresce segundo uma sequencia hierarquica

Hg2+ > Cu+, Ag+ , Bi3+ >>Cd2+ > Pb2+ > Zn2+ > Co2+ o que mostra que o Zn é

espontaneamente substituído por outros metais geralmente considerados mais tóxicos.

Figura 2 – Modelo da indução da Metalotioneína e recuperação de ligantes

comprometidos através de uma ligação não apropriada com Cd neste exemplo

(Roesijadi, 1996).

Embora as metalotioneínas tenham sido amplamente utilizadas para identificar

respostas devido à poluição por metais traço, existe evidencia de que em vertebrados

(mamíferos e peixes) a síntese das metalotioneínas é estimulada por diferentes

agentes que podem ser endógenos ou exógenos (Kagi, 1993), ou quando o organismo

é submetido a estresses como frio ou calor e também atividade física em excesso

(Viarengo et al., 1999).

Page 17: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

8

A identificação, quantificação e caracterização estrutural das metalotioneínas

constituem uma importante contribuição para o entendimento dos papéis específicos

que a essa proteína desempenha nos organismos. Diferentes metodologias foram

desenvolvidas para a determinação e quantificação de metalotioneínas através de

técnicas eletroanalíticas, espectrofotométricas (U.V - visível), cromatográficas, ensaios

de saturação por metal e métodos imunológicos. (Honda et al., 2005; Viarengo et

al.,1997; Gharahdaghi et al., 1999)

1.1 Separação de proteínas por eletroforese em gel de poliacrilamida (SDS-PAGE)

As técnicas de eletroforese em gel de acrilamida são amplamente utilizadas para

a separação de proteínas de um extrato. Os protocolos de extração das proteínas do

organismo e as condições da separação por eletroforese devem estar de acordo com

as características da proteína que se deseja visualizar.

No caso das metalotioneínas muitos procedimentos distintos têm sido aplicados

para extrair, identificar e quantificar essas proteínas oriundas da glândula digestiva de

ostras. Primeiramente testou-se o tratamento térmico, que consiste no aquecimento do

sobrenadante obtido após a homogeneização do tecido, precipitando proteínas de

maior massa molecular (Erk et al. 2002). Outro protocolo utilizado foi o proposto por

Viarengo e colaboradores (1997) que consiste na obtenção de uma fração contendo a

metalotioneína parcialmente purificada através do tratamento das amostras com etanol

e clorofórmio seguido pela precipitação utilizando etanol e HCl.

Nos dias atuais, dois sistemas desnaturantes são mais empregados na

avaliação das massas moleculares de polipeptídios, ou cadeias polipeptídicas

presentes nas proteínas. Um deles é o sistema consagrado na literatura, Laemmli

(1970), e o outro mais recente de Schagger e Von Jagow (1987). O segundo método

Page 18: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

9

permite a resolução de pequenas proteínas utilizando menor concentração de

acrilamida, uma vez que, quando se adota a utilização da glicina é necessário que o gel

apresente um maior percentual de acrilamida. Além disso, o sistema Laemmli se

mostra adequado para a resolução de proteínas de 100kDa até 20 kDa. Porém

proteínas abaixo de 20 kDa não se separam adequadamente. Desta forma o modelo de

Schagger se mostrou o mais adequado para este estudo.

Independentemente do método de separação, a identificação das

metalotioneínas não pode se basear apenas na massa molecular da proteína. Algumas

técnicas são utilizadas para fixar as cisteínas dessas proteínas com um reagente

fluorescente (Bromobimano – figura 3). Associada a uma extração que privilegie o

isolamento das proteínas de baixo peso molecular e a separação em gel de

eletroforese, essa técnica pode confirmar o conteúdo de cisteína da proteína separada,

caracterizando as MTs.

Figura 3 – Estrutura química do Mono-bromobimano.

Uma outra possibilidade é a utilização de anticorpos contra a MT que podem

revelar a proteína através de imunodetecção.

O termo blotting se refere a técnicas de transferência de proteínas presentes em

um gel de SDS-PAGE para uma matriz como uma membrana de nitrocelulose ou

Page 19: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

10

PVDF. Obtêm-se então, após a transferência, as proteínas ligadas e imobilizadas nesta

membrana. Ao mesmo tempo em que ocorre um aumento do tempo e complexidade

devido a adição desta etapa após a separação eletroforética, tem-se como vantagem a

alta sensibilidade e especificidade. Destaca-se também, maior acessibilidade às

macromoléculas ligadas à superfície da membrana, quando comparada a estas dentro

da matriz do gel.

Dentre outras vantagens explicadas por Gershoni e Palade (1983), destaca-se

que quando as macromoléculas estão imobilizadas em uma fina membrana, podem ser

muito mais rápidas as reações de coloração e descoloração, incubações, lavagens, etc.

A membrana contendo a metalotioneína permite a sua visualização através da

imunodetecção de suas bandas. Este método apresenta as seguintes vantagens: (i)

permite a ligação da MTs a anticorpos altamente específicos e reprodutíveis; (ii) é

bastante sensível, possibilitando a identificação de até 30 ng de proteínas; (iii) não se

utiliza componentes que oferecem risco à saúde do analista.

Page 20: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

11

2 – OBJETIVOS

Geral: Este trabalho visa determinar um protocolo apropriado para extração, separação

e identificação de metalotioneínas para estabelecer como rotina em laboratório.

Específicos:

1. Adaptar e otimizar a metodologia para a separação e identificação de

metalotioneína utilizando eletroforese em gel de poliacrilamida (SDS-PAGE),

através de um gel que proporcione uma boa resolução para proteínas de

baixa massa molecular (região abaixo de 10 kDa).

2. Identificar e quantificar as MTs pela alquilação de resíduos de cisteína das

MTs utilizando o bromobimano.

3. Identificar e quantificar as MTs pela através de técnicas de imunodetecção

como “Imunoblotting” com anticorpo policlonal anti-MT.

Page 21: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

12

3 – MATERIAIS E MÉTODOS

3.1 – Reagentes e soluções

Todas as soluções utilizadas foram preparadas com reagentes de grau analítico

e água de alta pureza (18,2MΩ.cm), purificada com sistema de filtração Milli-Q

(Millipore).

Os reagentes utilizados para a extração de proteínas, eletroforese e ensaios de

imunodetecção foram provenientes da Sigma e Merck. Os padrões de massa molecular

e de MTs utilizados nos experimentos foram adquiridos através da Sigma.

3.2 – Procedimento de limpeza

Para evitar contaminação a vidraria utilizada ficou de molho em Extran 5% e

submetido a HNO3 10% (v/v) por uma noite sendo posteriormente rinsados com água

de alta pureza. O material utilizado na eletroforese, tais como cuba, espaçadores e

vidros foram lavados com água destilada. Vidros, espaçadores e pentes foram

submetidos à limpeza com etanol antes de sua utilização.

3.3 – Coleta de Ostras Crassostrea rhizophorae.

Foram utilizadas ostras de diferentes procedências para os diversos

experimentos desse estudo. Ostras cultivadas na fazenda marinha da Universidade

Federal de Santa Catarina foram gentilmente cedidas pelo LCMM. Ostras Crassostrea

rhizophorae com aproximadamente 8 cm foram expostas a 2 concentrações de Cádmio

(100 e 200 mg.L-1) por 48 e 96h. Após esse período os animais foram dissecados e

seus órgãos internos fixados para posterior análise. Amostras de glândula digestiva

foram processadas para extração de RNA com o reagente TRIZOL (Invitrogen). Após a

remoção do sobrenadante contendo os ácidos nucléicos, o pellet remanescente foi

Page 22: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

13

processado de acordo com as instruções do fabricante para extração das proteínas. Os

extratos foram aplicados para comparação da expressão de MT em diferentes tempos

e concentrações de Cd, além de testar a metodologia de extração proposta pelo

fabricante, que permitiria dosagens de ácidos nucléicos e proteínas na mesma

amostra.

Ostras (Crassostrea rhizophorae) coletadas no mangue do Sapateiro - Guaratiba

(Rio de Janeiro) foram utilizadas em extrações pelos diferentes protocolos propostos a

seguir. Esses animais também foram utilizados para um experimento de exposição de

5 ostras em laboratório a 200 mg.L-1 por 48h.

Ostras (Crassostrea rhizophorae), expostas à solução contendo Cd2+, e

coletadas na Ilha do Martins (Baía de Sepetiba) foram utilizadas em extrações pelos

diferentes protocolos propostos a seguir, com a finalidade de testar a metodologia em

amostras de animais expostos ambientalmente (nesse caso a Cd e Zn).

No ambiente, as amostras de ostras foram coletadas utilizando espátula para

removê-las das pedras. Foram coletadas cerca de 30 ostras com tamanho de concha

variando de 5,1 a 7,0 cm. Após a coleta estas foram acondicionadas em sacos de

malha plástica vazada e transportadas até o laboratório, aonde chegaram vivas e com

as valvas firmemente fechadas.

No laboratório, as ostras foram lavadas com água corrente, abertas e os tecidos

moles foram cuidadosamente separados da concha utilizando uma pequena faca. A

glândula digestiva foi isolada e a metalotioneína extraída imediatamente após a

abertura da ostra (Figura 4).

Page 23: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

14

Figura 4 – Ostra Crassostrea rhizophorae ilustrando sua glândula digestiva, órgão

utilizado na extração de Metalotioneínas.

3.4 – Protocolos de extração

Para a extração de proteínas foi utilizado glândula digestiva em virtude de este

órgão apresentar mais alta concentração de MTs (Viarengo et al., 1989). Os protocolos

utilizados para extração de proteínas se encontram detalhados abaixo, sendo o

primeiro baseado em estudo realizado por Viarengo e colaboradores (1997). O

segundo protocolo utilizado foi o proposto por Erk e colaboradores (2002).

Metalotioneínas são propensas à oxidação, durante seu isolamento, devido ao

seu alto teor de cisteína. Ocorre formação de pontes de sulfeto e as metalotioneínas

podem sofrer dimerização ou, com outras proteínas, ser transformada em frações de

maior massa molecular. Por isso, recomenda-se que durante todo o processo deve-se

utilizar tampão desaerado ou na presença de um agente redutor. A etapa de

homogeneização é seguida de centrifugação. O uso de uma centrífuga refrigerada é

altamente recomendado.

Page 24: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

15

3.4.1 – Extração por precipitação com etanol (Viarengo et al., 1997).

O tecido da glândula digestiva foi homogeneizado na proporção de 1 para 3

volumes de tampão 500 mmol.L-1 de sacarose, 20 mmol.L-1 do tampão Tris-HCl pH 8,6

e adição de 0,006 mmol.L-1 de leupeptina, 0,5 mmol.L-1 de PMFS (agente

antiproteolítico) e 0,01% de beta mercaptoetanol (agente redutor). Deixou-se o material

em repouso por 10 min e em seguida foi centrifugado a 20000 x g por 30 min. Ao

sobrenadante contendo as metalotioneínas foi adicionado, para alíquotas de 1 mL, 1,05

mL de etanol absoluto gelado (-20ºC) e 80µL de clorofórmio.

Deixou-se em repouso por 5 min e após este tempo de repouso as amostras

foram centrifugadas a 6000 x g por 10 min a 4ºC. O sobrenadante, em alíquotas de 500

µL foi reunido e combinado com 40 µL de HCl (37%) e subseqüentemente com 3

volumes (1500 µL) de etanol absoluto gelado. A amostra foi mantida a -20ºC por 1 h e

centrifugada a 6000 x g por 10 min a 4ºC. O “pellet” contendo as metalotioneínas foi

então lavado com 870 µL de etanol absoluto gelado, 10 µL clorofórmio e 120 µL

tampão de extração.O material obtido foi centrifugado a 6000 x g por 10 min e seco à

temperatura ambiente. O pellet foi então solubilizado em SDS 1%(m/v).

Dentre os reagentes utilizados no protocolo de extração de MTs, o β-

mercaptoetanol garante um ambiente redutor (agente anti-oxidante) evitando a

formação de dímeros devido a formação de pontes de sulfeto entre as MTs. Os

agentes antiproteolíticos são utilizados devido à presença, de células digestivas que

secretam enzimas proteolíticas (Viarengo et al., 1997). RNA também pode ser utilizado

na extração como co-precipitante, melhorando a recuperação das metalotioneínas.

Outra possibilidade é acidificar o meio facilitando a precipitação e proporcionando uma

recuperação de aproximadamente 90% (Viarengo et al., 1997).

Page 25: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

16

3.4.2 – Extração através de tratamento térmico

As amostras de glândula digestiva extraídas das ostras foram homogeneizadas

em solução contendo sacarose 0,5 M, Tris-HCl 20 mM pH 8,6, leupeptina 0,006 mM,

PMFS 0,5 mM (agente anti-proteolítico) e β-mercaptoetanol 0,01%. A solução foi então

centrifugada a 20.000 x g por 1 h a 4ºC. O sobrenadante contendo as metalotioneínas

foi cuidadosamente separado do “pellet” com auxílio de uma pipeta e aquecido a 70ºC

por 10 min. As amostras foram então centrifugadas a 20.000 x g por 30 min e o

sobrenadante contendo as MTs recolhido.

3.5 – Separação de MTs por Eletroforese em gel de poliacrilamida (SDS-PAGE)

Os géis de SDS-PAGE foram preparados usando as proporções mostradas na

Tabela 1. Utilizou-se um kitassato para o preparo dos géis, possibilitando assim fazer a

sua desaeração por um período de 15 min, e posterior adição de persulfato de amônio

e N,N,N’,N’ tetrametil etileno diamino (TEMED).

É importante explicitar que no preparo dos géis, após a montagem das placas

(Mini Protean II), aplicou-se 3,2 mL do gel fracionador e 200 µL de H2O ultra pura

impedindo assim o contato do gel com o ar durante a polimerização, cujo tempo é de

aproximadamente 30 min. Depois de decorrido o tempo de polimerização, a água

adicionada foi eliminada e foi adicionado o gel de empilhamento preparado como

mostrado na Tabela 1. Para o preparo do gel foi utilizado uma solução estoque

contendo acrilamida e bis-acrilamida 49,5%T, 3%C, e também o tampão do gel que

contém Tris 3,0 M em SDS 0,3% e pH ajustado para 8,45.

Page 26: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

17

Tabela 1 – Preparo dos géis: Concentrador (4%); fracionador (16,5%), utilizando a

solução estoque de acrilamida.

Solução Função Gel fracionador (16,5%)

Volume (mL)

Gel concentrador (4%)

Volume (mL)

Acrilamida + Bis-acrilamida (49,5%T; 3%C)

Acrilamida é o monômero e a Bis-acrilamida é o agente de ligação cruzada

3,33 0,50

Tampão do gel Eletrólitos do meio

Tris +, Cl-

3,33 1,55

Glicerol 1,10 -

Persulfato de amônio Gerador de radicais livres 0,033 0,050

TEMED Catalisador 0,0033 0,005

H2O Milli-Q 2,24 4,17

Durante a corrida eletroforética foi utilizada uma solução tampão para o anodo,

contendo Tris 0,2 M, com pH ajustado para 8,9. E outro tampão para o catodo

contendo Tris 0,1 M, Tricina 0,1 M em SDS 0,1% com pH ajustado para 8,25.

O pente de Teflon foi colocado imediatamente após a aplicação do gel de

empilhamento, e aguardou-se 30 min para a sua completa polimerização. Após

decorrido o tempo necessário, o pente foi cuidadosamente retirado, e formaram-se

pequenas cavidades para a aplicação das alíquotas da solução contendo as proteínas

extraídas (Figura 5).

Page 27: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

18

Figura 5 – Representação esquemática do gel SDS-PAGE Tris-tricina (16.5% T, 3%

C).

As frações contendo as metalotioneínas obtidas através da extração foram

tratadas com tampão de amostra (0,4 mL de β-mercaptoetanol, 2,4 mL de glicerol, 8

mL de solução de dodecil sulfato de sódio 10% (m/v), 1 mL de tampão Tris-HCl 1mol.l-1

pH 6,8 , glicerol, 5 mg Coomassie Blue G 250) e então aquecidas por 30 min a uma

temperatura de 40ºC. As amostras foram então centrifugadas a 14.000 x g por 5 min

para posterior aplicação no gel.

A eletroforese em gel de poliacrilamida contendo SDS e utilizando tricina como

“trailing” íon foi feita de acordo com Schagger e Von Jagow (1987) com algumas

modificações. Utilizou-se uma concentração de acrilamida 16.5% T; 3%C para o gel

fracionador e uma concentração de 4%T, 3%C para o gel concentrador. Trabalhou-se

com dois tampões de corrida, sendo um tampão do catodo e o outro para o anodo.

Page 28: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

19

O tampão de anodo é colocado na base da cuba, ou seja, no anodo o que pode

ser denominado “tampão de fora”. O tampão do catodo deve ser colocado no interior da

cuba e pode ser denominado “tampão de dentro”.

A corrida foi realizada em temperatura ambiente em um sistema Mini Protean II

Biorad, durante aproximadamente 2 h e 45 min, utilizando uma corrente de 10 mA para

cada gel individualmente até a “linha de frente” atingir o gel fracionador, quando

aumentou-se a corrente para 20mA. A corrida eletroforética foi acompanhada com

migração de Coomassie G presente no tampão de amostra. Foram utilizados padrões

de MT Sigma purificadas de fígado de coelho e rim de cavalo (Sigma).

Os géis, após a corrida, foram lavados com água por 15 min (2 vezes) e

mantidas em solução fixadora contendo metanol, acido acético, água (40:10:50%) v/v

por 30 min. Esta solução foi então descartada e adicionou-se solução contendo

Coomassie Brillant Blue R 250 0,25 % por 1 h sob leve agitação. Os géis foram então

descorados com solução de ácido acético 10% (v/v) trocando esta solução a cada

intervalo de 30 min até se atingir a visualização das bandas protéicas.

Para cada amostra, as corridas eletroforéticas foram realizadas em duplicata

verificando assim a reprodutibilidade das corridas. Os géis, após sua revelação, foram

digitalizados utilizando um scanner e então descartados.

Para algumas amostras contendo baixas concentrações de metalotioneínas

(banda pouco nítida) foi utilizada a impregnação por prata por ser um modo de

revelação mais sensível (aproximadamente 100 vezes quando comparado com

Coomassie Blue R 250).

Na Impregnação por prata, conforme recomendado pela Amersham, o gel foi

fixado por uma noite em solução contendo metanol, acido acético, água (40; 10; 50%)

Page 29: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

20

sob agitação moderada. A solução foi trocada e o gel foi submetido à agitação por 30

min. A solução anterior foi então desprezada e o gel sensibilizado por 30 min, sob

agitação moderada, com etanol 30%, glutaraldeído 0,5%(v/v), tiossulfato de sódio 0.2%

(m/v), acetato de sódio anidro 7% (m/v) em água. O gel foi então lavado 3 vezes (15

min) com água. Adicionou-se nitrato de prata 0,25% (m/v), formaldeído 0,04% (v/v) e

deixou-se por 20 min, sob agitação moderada. Lavou-se duas vezes por 1 min com

água e revelou-se com carbonato de sódio 2,5%(p/v), formaldeído 0,02% (v/v),

tiossulfato de sódio 0,001% (m/v) em água por 2 a 5 min agitando com auxilio das

mãos. A solução anterior foi descartada e foi adicionado solução de EDTA- Na2 . 2H2O

1,5% (m/v) em água, mantendo-se por 10 min, sob agitação moderada. Lavou-se com

água três vezes por 5 min e após esta etapa o gel foi estocado em solução de ácido

acético 1%.

3.6 – Estimativa da massa molecular das proteínas

Para se estimar a massa molecular de proteínas extraídas de ostras e

separadas por SDS-PAGE, as bandas obtidas foram comparadas com as de um

padrão de proteínas de massas moleculares conhecidas (5µg µL-1). Foram utilizados

também padrões de metalotioneína purificada, extraídos de cavalo e coelho (Sigma).

Estes padrões foram aquecidos durante 30 min a uma temperatura de 40ºC e

posteriormente centrifugados a 12.000 x g por 5 min antes da aplicação no gel.

3.7 – Quantificação de Metalotioneínas (derivatização com mBBr)

O “pellet” obtido no processo de extração de proteínas (Viarengo et al., 1997),

após a etapa de precipitação com etanol absoluto, foi solubilizado em 50 µL do tampão

de extração (Viarengo et al., 1997). Preparou-se a solução padrão de metalotioneínas

contendo 1µg. µL-1. Foi retirado uma alíquota de 2µL e adicionou-se 48 µL do tampão

Page 30: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

21

utilizado na extração. Amostras e padrões foram submetidos a uma rápida

centrifugação a 12.000 x g durante 30 segundos sob temperatura de 4ºC. As amostras

foram posteriormente aquecidas a 65ºC durante 15 min, e com estas ainda aquecidas,

foram adicionados 5 µL de bromobimano em cada uma, mantendo estas protegidas da

luz. Por último foram adicionados 55 µL de uma solução contendo 1 µL de β-

mercaptoetanol e 1 mL do tampão de amostra. As amostras ficaram em repouso por 5

min em temperatura ambiente e foram submetidas à centrifugação a 1.000 x g por 1

min em temperatura de 4ºC. A partir desta etapa as amostras foram submetidas à

corrida eletroforética (SDS-PAGE).

Após a realização da corrida, o gel foi lavado com água durante 15 min

trocando-se a água 2 vezes. Após a última lavagem foi adicionado ao gel uma solução

fixadora contendo (metanol 50%; ácido acético 10%; água 40%). O gel permaneceu

então sob leve agitação por 30 min. Desta forma, elimina-se também o excesso de

mBBr que não tinha reagido. Caso seja necessário guardar o gel para ser utilizado no

dia seguinte, esta etapa é fundamental.

Após a obtenção da imagem digitalizada do gel, esta foi tratada com o programa

ImageJ. Então foi obtida a curva de calibração e a quantificação das amostras.

3.8 – DETECÇÃO IMUNOLÓGICA DAS BANDAS CONTENDO METALOTIONEÍNAS

Os anticorpos (anti-metalotioneína) utilizados para o desenvolvimento deste

trabalho foram produzidos por Sá (1999). De acordo com este estudo, os anticorpos

foram obtidos utilizando uma bola implantada subcutaneamente em coelhos, e o autor

explica detalhadamente esta técnica.

Page 31: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

22

3.8.1 – Obtenção da diluição adequada de anticorpos (DOT BLOTTING)

Quadrados de nitrocelulose (NC) 0,22 µm, de 1,0 cm2 foram colocados

individualmente em poços de placas de cultura. Aplicou-se 20 µL de amostra contendo

metalotioneínas extraídas de ostra Crassostrea rhizophorae sobre cada pedaço de

nitrocelulose.

Após sua aplicação na membrana, as amostras permaneceram em repouso em

temperatura ambiente por 15 min para a completa secagem. Em seguida, foram

bloqueadas com 500 µL da solução de leite desnatado 5% (m/v) e então

permaneceram por um período de 1h em agitação. Foram preparadas as seguintes

diluições do anticorpo primário: (1:20, 1:50, 1:100, 1:200, 1:1000). Incubou-se 200 µL

do anticorpo primário em concentrações crescentes por 1 h, em agitação no escuro. As

membranas de nitrocelulose foram então lavadas com a solução estoque de TBS

diluída em uma proporção 1:5 em agitação. A primeira lavagem com duração de 15 min

e as duas seguintes com duração de 5 min. O anticorpo secundário, marcado com

peroxidase, foi diluído em solução de leite desnatado 2,5% (m/v) preparada em TBS e

Tween 20 0.01%(v/v) obtendo assim uma diluição de 1:4000. As membranas de

nitrocelulose foram então incubadas com 200 µL de anticorpo secundário anti-coelho

por 1 h em agitação, ausência de luz e lavadas com a solução estoque de TBS diluída

na proporção 1:5 em agitação. Para a primeira lavagem, foi utilizado um intervalo de

tempo de 15 min e as duas seguintes 5 min.

Os complexos formados (antígeno - anticorpo) foram revelados através do

método de intensificação da quimiluminescência pelo luminol utilizando Kit

luminescente ECL (Amersham Enhanced Chemiluminescence Western Blotting). Os

filmes foram revelados com HC-110 (Kodak) e fixados (fixador para raios-X dental/

Kodak) em câmara escura (Figura 6). Os reagentes 1 e 2 do Kit foram misturados na

Page 32: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

23

relação 1:1. As membranas foram então incubadas durante 1 min nesta solução onde

utilizou-se um volume aproximado de 2,2 ml. Removeu-se então o excesso destes

reagentes. A membrana foi colocada em uma placa de vidro limpa e coberta com filme

de PVC evitando a formação de bolhas. Em total ausência de luz, cortou-se um pedaço

de filme um pouco maior que a membrana e fez-se a exposição durante 15 min. A

revelação foi feita passando o filme pelo revelador até o aparecimento das bandas. O

filme foi inserido em solução de ácido acético 2% e finalmente na solução fixadora até

que o filme se mostre transparente. Posteriormente este foi lavado em água corrente e

seco.

Figura 6 – Dot Blotting para a definição da diluição ideal do anticorpo primário.

3.8.2 – Imunodetecção

Padrões de Metalotioneína purificado de rim de cavalo e extratos foram

submetidas a SDS-PAGE 16,5% como descrito nesta dissertação. Após a eletroforese,

as proteínas contidas nos géis foram transferidas para membranas de nitrocelulose

utilizando tampão de transferência contendo 25 mM Tris, 192 mM glicina, 20% metanol

pH 8,3 (tampão de transferência) em um sistema vertical apropriado da Biorad Mini

Protean II de acordo com o procedimento explicitado a seguir:

Page 33: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

24

Após a eletroforese, o gel foi submetido à lavagem com o tampão de

transferência para retirar sais e detergente por um período de 5 min. Cortou-se então a

membrana de nitrocelulose em um tamanho semelhante ao do gel, sempre

manipulando a membrana com o auxílio de luvas e pinça. Os papéis de filtro e

esponjas foram saturados com tampão de transferência, e em um recipiente plástico foi

montado o cassete de Blotting com o lado preto voltado para o pólo negativo e o lado

transparente para o pólo positivo (a transferência ocorre do lado negativo para o

positivo). Acima do lado preto foram colocadas na ordem a seguir: esponja, papel de

filtro, gel, membrana, papel de filtro, esponja. As bolhas foram evitadas para garantir

uma transferência uniforme. O cassete foi então fechado, colocado no suporte. Todo o

conjunto foi transferido para o tanque de transferência e enchido com o tampão de

transferência. Um recipiente contendo gelo também foi inserido dentro do tanque. A

fonte foi então ligada a 100 volts constantes por 1 h.

Após a transferência das proteínas, monitoradas através da utilização de um

padrão de MT purificado, as membranas foram coradas com solução de vermelho de

Ponceau 0,2%(m/v) e ácido tricloroacético 3% (v/v) com o objetivo de se verificar a

eficiência da transferência (Figura 19). Esta foi então lavada com água e foi iniciada a

fase de bloqueio.

Incubou-se a membrana de nitrocelulose utilizando leite desnatado em uma

solução 5% (m/v) em TBS (diluição 1:5 a partir da solução estoque) à temperatura

ambiente, agitando delicadamente durante 1h. 100µL do anticorpo primário foi diluído

em 5 mL de solução de leite desnatado 2,5% preparado em solução TBS contendo

0,01% de Tween 20 . Obteve-se assim a diluição 1:50, considerada a mais adequada

(Figura 6).

Page 34: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

25

Incubou-se a membrana de nitrocelulose com o anticorpo primário por uma noite

a 4ºC com o recipiente mantido protegido da luz. Após este período, esta foi submetida

à lavagem com solução estoque de TBS (diluída na proporção 1:5), fazendo 5

lavagens. Cada uma teve a duração de 3 min e foi feita sob lenta agitação e

temperatura ambiente.

O anticorpo secundário foi então diluído em solução de TBS obtendo a diluição

de 1:4000. A membrana permaneceu então 1 h incubada com o anticorpo secundário

sob leve agitação à temperatura ambiente. Após o período de incubação a membrana

foi submetida à lavagem 3 vezes com a solução diluída de TBS. Cada lavagem teve a

duração de 3 min sob lenta agitação e à temperatura ambiente. A partir desta etapa, a

membrana foi utilizada para revelação, seguindo o mesmo procedimento explicitado

para o Dot Blotting.

Page 35: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

26

4 – RESULTADOS E DISCUSSÃO

4.1 – Extração e separação de proteínas

Nos experimentos iniciais realizados para o desenvolvimento desta dissertação,

foram testados diferentes protocolos de extração com o objetivo de realizar a

identificação do mais adequado para a utilização futura em trabalhos de rotina.

O protocolo de precipitação por etanol (Viarengo et al., 1997) para a avaliação

da concentração de metalotioneínas em glândula digestiva de ostras foi obtido a partir

do método de Dieter e colaboradores (1987), utilizado para tecidos de mamíferos.

Para este trabalho, as amostras foram rigorosamente preparadas sob condições

redutoras utilizando β-mercaptoetanol 0,01%, evitando a formação de produtos de

maior massa molecular (>20 kDa). Isto pode ocorrer devido à oxidação da

metalotioneína através da formação de pontes de sulfeto durante a etapa de

purificação.

Este método consiste no fracionamento utilizando etanol e clorofórmio obtendo

uma fração parcialmente purificada da metalotioneína seguido de uma precipitação

utilizando etanol e HCl. Esta acidificação, provavelmente, leva à desestabilização dos

“clusters” formados entre o metal e a metalotioneína. E finalizando, em uma última

etapa, foi realizada uma lavagem final da metalotioneína utilizando uma solução

contendo etanol e clorofórmio (87:1%) com o objetivo de eliminar possíveis

contaminações residuais.

O protocolo foi seguido com e sem a adição de HCl, e os resultados obtidos,

mostrados na corrida eletroforética (Figura 8), revelam que a extração se mostrou

eficiente. Foi possível a visualização de bandas suficientemente nítidas na região de 7

Page 36: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

27

kDa nos poços 3 e 6 da Figura 8. Em todos os poços foram aplicados iguais volumes

dos extratos obtidos.

O segundo protocolo utilizado (Erk et al., 2002), através do aquecimento (70ºC),

ocorre à desnaturação e precipitação de proteínas de alta massa molecular obtendo

um sobrenadante contendo as MTs, que são termoestáveis.

O extrato, obtido de acordo com este protocolo, se apresenta no poço 7 (Figura

8) apresentando banda suficientemente nítida na faixa de 7 kDa, onde se espera a

visualização da banda referente as metalotioneínas. Ao se comparar o extrato 7 com os

extratos 5 e 8 (Viarengo et al., 1997) foi possível à verificação de que ambas as

extrações apresentaram resultados comparáveis (Figura 8).

A figura 7 mostra um gel de eletroforese (Laemmli) para os extratos das

amostras de ostras coletadas em Barra de Guaratiba. No primeiro gel, foi utilizado β-

mercaptoetanol 0,01% (v/v) com o objetivo de testar a influência deste reagente sobre

os extratos aplicados. Têm-se 5 colunas, sendo que numeradas de 1 a 3

correspondentes às replicatas de uma mesma amostra. No primeiro e último poço,

foram plicados padrões de proteínas de massas moleculares conhecidas (de 14,40 a

94,00 kDa). Para o segundo gel, onde não foi utilizado β-mercaptoetanol no tampão de

corida, tem-se 4 colunas, sendo que numeradas de 1 a 3 que correspondem às

replicatas de uma mesma amostra. No primeiro poço, foi aplicado padrão de proteínas

de massas moleculares conhecidas (de 14,40 a 94,00 kDa). Ao se atingir o término da

corrida, os géis foram revelados com Coomassie Blue R-250 0,2% (p/v), Etanol 40%,

Ácido acético 10% em água.

Page 37: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

28

Figura 7 – Imagem de um gel obtido por SDS-PAGE 15%T, 2,67%C para amostras de

ostras coletadas em Barra de Guaratiba.

As condições sugeridas por Laemmli não se mostraram eficientes para a

visualização de bandas abaixo de 10 kDa, mesmo utilizando o método de impregnação

por prata para a revelação do gel. Então se testou a separação eletroforética como

proposto por Schaggger e Von Jagow (1987), utilizando tampão contendo tris e tricina,

onde foi possível a visualização de bandas de até 2 kDa como mostrado na Figura 8.

Este sistema se mostrou adequado para a identificação de proteínas na faixa de

2 a 10 kDa, e sua superioridade se deve à introdução de tricina como “trailing íon”. O

empilhamento de pequenas proteínas na presença de SDS é difícil porque pequenos

peptídeos formam complexos proteína–detergente (micelas) de tamanhos e cargas

muito próximas (Andrews, 1986).

A glicina (pkA 9,60) e a tricina (pkA 8,15) se comportam diferentemente no

empilhamento de proteínas. A glicina, utilizada no sistema Laemmli, favorece o

empilhamento de proteínas de maior massa molecular, porque sua migração é muito

lenta no gel de empilhamento que apresenta pH ácido (Schagger et al., 1987).

Page 38: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

29

Para uma faixa de pH usual de 6,8 a 8,8, utilizados no gel de empilhamento, a

tricina apresenta maior velocidade de migração quando comparada com a glicina,

mesmo tendo maior massa molecular. Isto ocorre porque, na migração, uma maior

quantidade de tricina se encontra na forma aniônica favorecendo o deslocamento do

limite de empilhamento para uma faixa de menor massa molecular (Schagger et

al.,1987).

A Figura 8 mostra um gel de eletroforese obtido para os extratos das amostras

de ostras coletadas em Barra de Guaratiba – RJ. Este gel apresenta 9 colunas,

numeradas de 1 a 9. No poço 1 temos as bandas referentes ao padrão que contém

proteínas de massa molecular conhecida (de 14,40 a 94,00 kDa). No poço 2, temos as

bandas referentes ao padrão de peptídeos que contém proteínas de massa molecular

conhecida (de 2,51 a 16,95 kDa). Nos poços 3 e 4, temos respectivamente as bandas

do padrão de MTs de coelho e cavalo. Nos poços de número 5 até o nove foram

aplicados os extratos obtidos, sendo que no extrato 5 e 8 foram aplicados iguais

volumes dos extratos (20µL) submetidos ao protocolo de extração proposto por

Viarengo e colaboradores (1997) sem a utilização de HCl para a precipitação das MTs.

No poço 7 foi aplicado o extrato submetido ao protocolo térmico. Nos poços 6 e 9 foram

aplicados extratos submetidos ao protocolo de extração proposto por Viarengo e

colaboradores (1997) utilizando HCl para a precipitação das MTs.

Page 39: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

30

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Figura 8 – Imagem de um gel obtido por SDS-PAGE 16,5%T; 3%C obtido para

amostras de ostras expostas a Cd2+ por 48h.

Outro grupo de ostras foi exposto à Cd2+ em laboratório, em diferentes intervalos

de tempo e concentração de Cd2+. Os extratos obtidos através destas amostras foram

submetidos a corridas eletroforéticas, e os géis obtidos, revelados utilizando

Coomassie Blue R 250 para a verificação da possibilidade da visualização de bandas

na região de 7 kDa (Figuras 9 e 10).

A figura 9 mostra um gel de eletroforese obtido para os extratos das amostras de

ostras induzidas em laboratório. Foram utilizadas ostras provenientes do Laboratório de

Cultivo de Moluscos Marinhos (LCMM) que foram expostas à solução contendo

Cádmio. Na obtenção dos extratos representados nos géis das figuras 9 e 10 foi

utilizado o protocolo de extração fornecido com o reagente Trizol (Invitrogen). Este

estudo não teve como objetivo estudar ou utilizar tal metodologia para extração de

proteínas, uma vez que foi adotado o procedimento proposto por Viarengo (1997). Este

Page 40: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

31

gel apresenta 8 colunas, e no primeiro poço, tem-se as bandas do padrão que contém

peptídeos de massa moleculares conhecidas (de 2,51 a 16,95 kDa). No poço 2. tem-se

a banda do padrão de MTs de cavalo. Nos poços 3 e 4 foram aplicados extratos

obtidos de indivíduos expostos por um período de 2 dias a 100 µg L-1 de Cd2+, nos

poços 5 ao 7 tem-se extratos obtidos de indivíduos expostos por um período de 7 dias

a 100 µg L-1 de Cd2+, o poço 8 tem-se extrato obtido de indivíduo exposto por um

período de 7 dias a 200 µg L-1 de Cd2+, e no poço 9 tem-se exposto por um período de

2 dias a 200 µg L-1 de Cd2+. Este foi revelado com Coomassie Blue R-250 0,2% (p/v),

Etanol 40%, Ácido acético 10% em água.

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Figura 9 – Imagem de um gel obtido por SDS-PAGE 16,5%T; 3%C contendo extratos

obtidos de amostras de ostras expostas à solução contendo Cd2+ em laboratório

(LCMM).

Page 41: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

32

A figura 10 também mostra um gel de eletroforese obtido para replicatas dos

extratos das amostras de ostras induzidas em laboratório. Este gel apresenta 8

colunas, e no primeiro poço, tem-se as bandas referente ao padrão que contém

peptídeos de massa moleculares conhecidas (de 2,51 a 16,95 kDa). No poço 2, tem-se

a banda referente ao padrão de metalotioneína de cavalo. Nos poços 3 e 4 foram

aplicados extratos obtidos de ostras expostas por um período de 2 dias a 100 µg L-1 de

Cd2+ . Os poços 5, 6 e 7 tem-se extratos obtidos de indivíduos expostos por um

período de 7 dias a 100 µg L-1 de Cd2+, e o último poço tem-se extrato de um indivíduo

exposto um período de 7 dias a 200 µg L-1 de Cd2+. Este gel foi revelado com

Coomassie Blue R-250 0,2% (p/v), Etanol 40%, Ácido acético 10% em água.

1 2 3 4 5 6 7 8

Figura 10 – Imagem de um gel obtido por SDS-PAGE 16,5%T; 3%C contendo extratos

obtidos de amostras de ostras expostas à solução contendo Cd2+ em laboratório.

Page 42: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

33

Os géis presentes nas figuras 9 e 10 demonstram que a utilização do Coomassie

Blue para a revelação do gel apresenta sensibilidade adequada para a visualização das

bandas presentes nos extratos, evitando assim o emprego da técnica de impregnação

por prata, o que aumenta o tempo de análise, o que não é desejável para uma análise

de rotina. Além disso, pode-se verificar que estes géis mostram a possibilidade de

separar e identificar proteínas de baixa massa molecular (< 10 kDa).

Schagger e Von Jagow (1987) propõem em seu estudo a utilização de 3

porosidades de gel (16,5%,10%,4%) quando se tem o objetivo de visualizar bandas

abaixo de 2kDa. Como as MTs se apresentam na faixa de 7kDa, optou-se pela não

utilização desta camada intermediária (10%) no preparo do gel. Assim pode se verificar

através dos géis mostrados nas figuras 8 e 9 que foi possível a visualização de bandas

até 6,21kDa. Por isso estes géis se mostraram adequados para a realização de

estudos quando se deseja a visualização de bandas contendo MTs.

4.2 – Identificação e quantificação de MTs por Derivatização com mBBr

Para os experimentos aqui representados, foram selecionados 2 extratos, sendo

que o primeiro foi obtido através do protocolo de extração proposto por Erk (2002) e o

segundo através do protocolo proposto por Viarengo (1997). Ambos os extratos foram

tratados com bromobimano, e aplicados no gel mostrado na figura 11. Esta técnica se

mostrou adequada possibilitando o isolamento e a quantificação das MTs. As bandas

localizadas na mesma região que o padrão aplicado, na faixa de 7 kDa, são bandas

referentes às MTs, visto que o bromobimano é um reagente altamente específico, se

ligando aos grupos sulfidrilas característicos às cisteínas das MTs.

A figura 11 mostra um gel de eletroforese obtido para os extratos das amostras

de ostras coletadas em Barra de Guaratiba – RJ e expostas à solução contendo 100

Page 43: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

34

mg. L-1 de Cd2+ em laboratório por um intervalo de tempo de 48 h. Este gel apresenta 8

colunas. No primeiro poço, temos as bandas do padrão que contém metalotioneínas.

Nos poços de 1 a 4 temos a banda do padrão purificado de MTs extraído de peixe em

ordem crescente de concentração formando uma curva analítica. No poço 6, temos as

bandas protéicas do extrato de ostras induzidas em laboratório obtidos através do

tratamento térmico. No poço 8, tem-se a banda protéica referente ao mesmo extrato

aplicado no poço 6, porém submetido ao protocolo proposto por Viarengo e

colaboradores (1997). O gel foi visualizado e fotografado em transiluminador U.V.

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Figura 11 – Imagem de um gel obtido por SDS-PAGE contendo curva com padrões e

extratos de ostras expostas a Cd2+ tratados com bromobimano.

Page 44: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

35

Quantificação de MT (Bromobimano)

y = 84,524x + 37R2 = 0,9841

20304050607080

0 0,2 0,4

Massa de MT (µg)

Nº d

e pi

xels

/ ban

da

0,6

Figura 12 – Curva analítica para padrões aplicados no gel da Figura 11 (mBBr).

A figura 12 ilustra uma curva analítica obtida através do gel da figura 11. O eixo

das abscissas representa a massa de MTs presente nos padrões aplicados, e o eixo

das ordenadas o sinal (número de pixels) referente às bandas contendo MTs. As

bandas representadas nas posições 6 e 8 são referentes aos extratos obtidos através

dos dois protocolos de extração diferentes utilizados neste estudo. Pode-se verificar,

através da contagem dos números de pixels através do programa ImageJ versão 1.0,

que a intensidade do sinal se apresentaram semelhantes para os dois extratos

aplicados. A equação obtida através da curva analítica (Figura 12) permitiu fazer a

estimativa das concentrações.

Para o extrato submetido ao tratamento térmico, obteve-se uma massa

equivalente a 0,984 µg para 20 µL do extrato aplicado. O segundo extrato, utilizando o

protocolo proposto por Viarengo et al (1998), obteve-se uma massa equivalente a

0,994 µg, para o mesmo volume de amostra aplicada.

Page 45: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

36

Estes resultados mostram que não houve diferença significativa para os

resultados encontrados para a concentração de MTs para o extrato purificado após

tratamento térmico (70ºC) e precipitação com solvente. Em estudo realizado por Geret

e colaboradores (1998), estes também não encontraram diferenças significativas ao se

comparar os resultados obtidos através destes protocolos.

A figura 13 mostra um gel de eletroforese obtido para os extratos das amostras

de ostras expostas à solução contendo 100 mg. L-1 de Cd2+ por 48h em laboratório.

Este gel apresenta 8 colunas. Nos poços 1 a 3, foi possível apenas a visualização das

bandas do padrão que contém MTs de peixe em ordem crescente de concentração

formando uma curva analítica. Nos poços 4 a 9, não foi possível a visualização das

bandas protéicas para os extratos aplicados. Este foi visualizado em transiluminador

U.V. Obteve-se uma curva analítica para os padrões (Figura 14), mas nas amostras

analisadas as concentrações de MTs se encontraram abaixo do limite de detecção, não

apresentando bandas na região de 7 kDa.

Page 46: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

37

Figura 13 – Imagem de gel 16,5% T, 3% C obtido por SDS-PAGE contendo curva com

padrões e extratos de ostras coletadas na Baía de Sepetiba. Gel visualizado em

transiluminador u.v.

Quantificação de MT (Bromobimano) y = 52,495x + 17,16

R2 = 0,9935

0

2040

60

80

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

massa de MT (ug)

Nº p

ixel

s/ b

anda

Figura 14 – Curva analítica para padrões aplicados no gel da Figura 13 (mBBr).

Em paralelo a derivatização com mBBr, o gel da figura 13 foi revelado com

Coomassie Blue (Figura 15). Neste gel foi possível a visualização da banda do padrão

de metalotioneína de peixe aplicadas nos poços de 1 a 3 em ordem crescente de

concentração. No poços 5 a 9, temos as bandas protéicas dos extratos de ostras

induzidas em laboratório.

Page 47: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

38

Figura 15 – Imagem do gel mostrado na Figura 13 revelado com Coomassie Blue.

A corrida eletroforética funcionou corretamente, permitindo a visualização de

diversas bandas protéicas para os diferentes extratos. Embora o primeiro extrato de

ostras induzidas tenha apresentado bandas na faixa de 7 kDa (Figura 15), não foi

possível a identificação das MTs porque as bandas não apareceram para estes

extratos, no gel mostrado na Figura 13 (bromobimano).

4.3 – Preservação de amostras

Quando se trata de preservação das amostras, é altamente recomendável a

separação das amostras em alíquotas. Assim evitam-se sucessivos processos de

congelamento e descongelamento evitando assim a degradação dos extratos, o que

pode levar o analista a erros.

Durante os experimentos realizados, um grupo de extratos (Figura 16) sofreram

degradação não apresentando suas bandas características. Por isso foi necessária

Page 48: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

39

uma nova coleta de ostras (Ilha de Martins - Baía de Sepetiba) seguida por novas

extrações e corridas eletroforéticas.

A figura 16 mostra um gel de eletroforese obtido para os extratos das amostras

de ostras coletadas em Barra de Guaratiba, representadas pela sigla ST e também

extratos obtidos de ostras coletadas na Baía de Sepetiba, representadas pela sigla

SPT. Este gel apresenta 9 colunas, sendo que numeradas de 1 a 9. No primeiro e

último poço, temos as bandas do padrão de peptídeos de massas moleculares

conhecidas (de 6,21 a 16,95 kDa). No poço 2, tem-se a banda referente ao padrão de

MTs. Nos poços 3 ao 6, tem-se bandas pouco nítidas de extratos de ostras de Barra de

Guaratiba submetidas ao tratamento térmico. Nos poços 7 ao 9 tem-se bandas

protéicas de extratos de ostras de Barra de Guaratiba. Este gel foi revelado com

Coomassie Blue R-250 0,2% (p/v), Etanol 40%, ácido acético 10% em água.

Figura 16 – Imagem de gel 16,5% T, 3%C obtido por SDS-PAGE contendo extratos

que sofreram degradação (ST) e extratos de ostras coletadas na Baía de Sepetiba

(SPT).

Page 49: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

40

4.4 – Detecção imunológica das bandas contendo MTs

A figura 17 mostra uma membrana de nitrocelulose obtida para os extratos das

amostras de ostras coletadas na Baía de Sepetiba. A membrana se encontra

organizada em 9 colunas (poços), numeradas de 1 a 9. No primeiro e último poço, tem-

se as bandas do padrão que contém proteínas de massa moleculares conhecidas (de

14,40 a 94,00 kDa). No poço 2,3 e 4 respectivamente tem-se as bandas referente ao

padrão purificado de MTs de cavalo e peixe. Nos poços 5 ao 9 tem-se bandas de

extratos obtidos através de ostras coletadas na Baía de Sepetiba. Pode-se observar

também que a banda para o padrão purificado de MT de peixe e cavalo se apresenta

na região correspondente a 7 kDa confirmando o resultado obtido através da

derivatização com mBBr. Os extratos aplicados também apresentaram bandas pouco

nítidas na mesma faixa de massa molecular.

Figura 17 – Imagem de uma membrana de nitrocelulose obtida após transferência gel

– membrana. A membrana foi corada utilizando Vermelho de Ponceau. Os extratos

foram preparados através de amostras de ostras coletadas em Barra de Guaratiba e

expostas a 100 mg. L-1 de Cd2+ por 48h.

Page 50: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

41

A figura 18 mostra a revelação das bandas obtidas após a incubação de

anticorpos para o padrão purificado de metalotioneína e amostras. Nos poços com a

numeração de 1 a 7 temos bandas de extratos de ostras induzidas em laboratório após

a incubação de anticorpos específicos. Foi possível se observar bandas nítidas para os

extratos na região de 7 kDa e bandas pouco nítidas que podem ser devido a presença

de forma dimerizada da metalotioneína nos extratos.

Figura 18 – Membrana de nitrocelulose revelada apresentando bandas contendo

metalotioneína.

A membrana revelada, após a incubação de anticorpos específicos apresentou

as bandas referentes às MTs. Observaram-se também bandas pouco nítidas que se

referem a formas dimerizadas das MTs. O mesmo efeito pode ser observado no gel da

figura 13, onde aparecem as bandas para os dímeros e ainda outra menos nítida em

uma faixa de maior massa molecular.

Page 51: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

42

5 – CONCLUSÕES

Os estudos relacionados à separação e identificação de proteínas através de

SDS-PAGE se mostraram adequados para o estudo das metalotioneínas. Foram

testados diferentes modos de detecção fornecendo diferentes opções para a

identificação de MTs com uma metodologia não cromatográfica. Do estudo destes

procedimentos pode-se concluir que:

1. Para se trabalhar com metalotioneínas, proteínas de baixa massa molecular, as

condições propostas por Schagger, utilizando tampão contendo tricina, se

mostraram mais adequadas. Porém foi necessário fazer algumas modificações, com

o objetivo de se reduzir o tempo de preparo dos géis e menor consumo de

reagentes.

2. O Coomassie Brilliant Blue R250 se mostrou eficiente para a detecção das

bandas e identificação de bandas contendo até 0,24µg de MTs. Por isso optou-se

pela não utilização da impregnação por prata, o que aumenta o custo e o tempo de

análise.

3. A SDS-PAGE, aliada a derivatização com bromobimano, se mostrou adequada

para a quantificação de metalotioneínas extraídas de ostras.

4. A técnica de Imunoblotting se mostrou uma técnica específica e eficaz para a

identificação de metalotioneínas, confirmando assim os resultados obtidos através

da derivatização com bromobimano. Embora mais trabalhosa pode ser uma

alternativa para a identificação da metalotioneína, uma vez que não se testou uma

analise quantitativa das MTs através desta técnica.

Page 52: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

43

6 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ALHAMA J, RUIZ AR, BAREA JL. 2006. Metallothionein quantification in clams by

reversed-phase high performance liquid chromatography coupled to fluorescence

detection after monobromobinane derivatization. J Chromat, 1107: 52-58.

AMARAL MCR, REBELO MF, TORRES JPM, PFEIFFER WC. 2005. Bioaccumulation

and depuration of Zn and Cd in mangrove oysters (Crassostrea rhizophorae,

Guilding, 1828) transplanted to and from a contaminated tropical coastal lagoon.

Mar Environ Res, 59: 277-285.

AMIARD JC, AMIARD-TRIQUET C, BARKA S, PELLERIN J, RAINBOW PS. 2005.

Metallothioneins in aquatic invertebrates: Their role in metal detoxification and

their use as biomarkers. Aquat Toxicol, 76: 160-202.

BAREA JL, DEGEN GH, SEITLER JP, BENTLEY P. 1994. Toxicology in transition.

Proceedings of the 1994 EUROTOX Congress, p.50.

BAUDRIMONT M, MONTAUDOUIN X, PALVADEAU A. 2006. Impact of digenean

parasite infection on metallothionein syntesis by the cockle (Cerastoderma

edule): A multivariate field monitoring, Mar Poll Bull, 52: 494-502.

BAUMAN JW, LIU J, LIU YP, KLAASSEN CD. 1991. Increase in metallothionein

produced by chemicals that induce oxidative stress. Toxicol Appl Pharmacol,

110: 347-354.

BROWN BE. 1982. The form and function of metal-containing granules in invertebrate

tissues. Biol Rev, 57: 321-667.

CAIRNS J, MOUNT DI. 1992. Aquatic toxicology. Environ Sci Technol, 24: 155-161.

Page 53: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

44

CAJARAVILLE MP, BEBIANNO MJ, BLASCO J, PORTE C, SARASQUETE C,

VIARENGO A. 2000. The use of biomarkers to assess the impact of pollution in

coastal environments of the Iberian Peninsula: a practical approach. Sci Tot

Environ, 247: 295-311.

CANTILLO AY. 1998. Comparison of results of mussel watch programs of the United

States and France with worldwide Mussel Watch studies. Mar Poll Bull, 36: 712-

717.

CARVALHO IG, MESTRINHO SSP, FONTES VMS, GOE OP, SOUZA FA. 1991.

Geochemical evolution of laterites from two areas of the semiarid region in Bahia

State, Brazil. J Geochem Explo, 40: 385-387.

CAVALCANTI AD. 2003. Monitoring of trace elements in oysters marketed in Recife,

Pernambuco, Brazil. Cad. Saúde Púb, 19:1545-1551.

CHANG CC, LEE SF, SUN KW, HO CC, CHEN YT, CHANG CH, KAN LS. 2006. Mn,

Cd-metallothionein-2: A room temperature magnetic protein. Biochem Biophys

Res Comm, 340: 1134-1138.

COSSA D. 1989. Cadmium in Mytilus spp.: World survey and relationship between

seawater and mussel content. Mar Environ Res. 26: 265-284.

COSSON RP. 2000. Bivalve metallothionein as a biomarker of aquatic ecossystem

pollution by trace metals: limits and perspectives. Cell Mol Biol, 46: 295-309.

DIETER HH, MULLER L, ABEKL J, SUMMER KH. 1987. Metallothionein determination

in biological materials: interlaboratory comparison of 5 current methods,

Metallothionein II. Experien Suppl, 52: 351-358.

Page 54: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

45

ERK M, IVANKOVIC D, RASPOR B, PAVICIC J. 2002. Evaluation of different

purification procedures for the eletrochemical quantification of mussel

metallothioneins. Talanta, 57: 1211-1218.

EYSINK GGJ, PÁDUA HB, BERTOLETTI SAEP. 1987. Considerações preliminares sobre

os níveis de contaminação por metais pesados e pesticidas organoclorados no

Complexo Estuarino Lagunar Iguape-Cananéia e Vale do Ribeira. Simpósio sobre

Ecossistemas da Costa Sul e Sudeste Brasileira. Cananéia, São Paulo, 3: 258-266.

GADD GM. 1992. Heavy metal pollutants: Environmental and Biotechnological aspects.

In: Lederberg J. (ed): Encyclopedia of Microbiology, pp.351-360. Academic

Press, London and New York. 512pp.

GEORGE SG, OLSSON PE. 1994. Metallothioneins as indicators of trace

metalpollution. In: Kramer JM (ed). Biomonitoring of Coastal Waters and

Estuaries, pp. 151-178.

GÉRET F, RAINGLET F, COSSON RP. 1988. Comparison between isolation protocols

commonly used for purification of mollusks metallothioneins. Mar Environ Res,

46: 545-555.

GERSHONI, JM, PALADE G.1983. Protein blotting: principles and applications. Analyt

Biochem, 131: 1-15.

GHARAHDAGHI F, WEINBERG CR, MEAGHER DA, IMAI BS, MISHE SM. 1999. Mass

spectrometric identification of proteins from silver stained polyacrilamide gel: A

method for the removal of silver ions to enhance sensitivity. Electrophoresis 20:

601-605.

Page 55: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

46

GOLDBOUCHOT G, SIMAALVAREZ R, ZAPATAPEREZ O, GUEMEZRICALDE J.

1995. Histopathological effects of petroleum hydrocarbons and heavy metals on

the American oyster (Crassostrea virginica) from Tabasco, Mexico. Mar Poll Bull,

31: 439-445.

GUTIÉRREZ JC, GONZÁLEZ AM, DÍAZ S, ORTEGA R. 2003. Ciliates as a potential

source of cellular and molecular biomarkers/biosensors for heavy metal pollution.

Eur J Prot, 39: 461-467.

HAMER DH. 1986. Metallothionein. Ann Rev Biochem 55: 913-951.

HAYES WJ, ANDERSON IJ, GAFFOOR MZ, HURTADO J. 1998. Trace metals in

oysters and sediments of Botany Bay, Sydney. Sci Tot Environ, 212: 39-47.

HONDA RT, ARAÚJO RM, HORTA BB, VAL AL, DEMASI M.2005. One step

purification of metallothionein extracted from two different sources. Journal of

Chromatography B, 820: 205-210.

HUNTER CL, STEPHENSON MD, TJEERDEMA RS, CROSBY DG, ICHIKAWA GS,

GOETZL JD, PAULSON KS, CRANE DB, MARTIN D, NEWMAN JW. 1995.

Contaminants in oysters in Kaneohe bay, Hawaii. Mar Poll Bull, 30: 646-654.

IGNÁCIO BL, ABSHER TM, LAZOSKI C, SOLÉ-CAVA AM. 2000. Genetic evidence of

the presence of two species of Crassostrea (Bivalvia: Ostreidae) on the coast of

Brazil. Mar Biol, 135: 987-991.

JOSE VF. 1997. Bivalves e a segurança do consumidor. Dissertação de Mestrado. Ciência

ambiental. USP, São Paulo.

KAGI WM, KAGI JHR, HUNZIKER PE. 1993. Resolution and Quantification of Four

Metallothionein Isoforms from Rabbit Kidney Cells. Protein Expression and

Purification, 4: 38-44. Brazil. Mar Biol

Page 56: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

47

KOSOWER NS, KOSOWER EM. 1987. Thiol labeling with bromobinanes. Met Enzym,

143: 76-84.

LAEMMLI UK. 1970. Cleavage of Structural Proteins during the Assembly of the Head

of Bacteriophage T4. Nature, 227: 680-685.

MACHADO IC, MAIO FD, KIRA CS, CARVALHO MFH. 2002. Estudo da ocorrência dos

metais pesados PB, Cd, Hg, Cu e Zn na ostra de mangue Crassostrea Brasiliana

do Estuário de Cananéia –SP, Brasil. Rev. Inst. Adolfo Lutz, 61:13-18.

MARGOSHES ME, VALLEE BL. 1957. A Cadmium Protein From Equine Kidney

Cortex. Journal American. Chem Soc, 79: 4813-4814.

PFEIFFER WC, LACERDA LD, FISZMAN M, LIMA NRW. 1985. Metais pesados no

pescado da baía de Sepetiba, estado do Rio de Janeiro. Ciência e Cultura. 37:

197-302.

RAINBOW PS, PHILLIPS DJH. 1993. Cosmopolitan biomonitors of trace metals. Mar

Poll Bull, 26: 593-601.

REBELO MF, AMARAL MCR, PFEIFFER WC. 2003. High Zn and Cd accumulation in

the oyster Crassostrea rhizophorae and its relevance as sentinel species. Mar

Poll Bull 46: 1341-1358.

ROESIJADI G. 1996. Metallothioneins and its role in toxic metal regulation, Comp

Biochem Physiol, 113C: 117-123.

ROESIJADI G. 1992. Metallothioneins in metal regulation and toxicity in aquatic

animals. Aquat Toxicol, 22: 81-114.

Page 57: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

48

SÁ PGS. 1999. Contaminação do ambiente marinho por metais pesados e suas

implicações sobre comunidades de pescadores artesanais. Tese Doutorado em

Saúde Pública. Fundação Osvaldo Cruz, Rio de Janeiro. 217pp.

SATO M, OHTAKE K, MIZUNUMA H, NAGAL Y. 1989. Metallothionein accumulation in

the rat lung following a single paraquat administration. Toxic letters. 45: 41-47.

SCHAGGER H, JAGOW GV. 1987. Tricine-sodium dodecyl sulfate- polyacrylamide gel

electrophoresis for the separation of proteins in the range from 1 to 100 kDa.

Analytical biochemistry 166, 368-379.

SILVA JR, JG. 2001. Eletroforese de proteínas, Interciência, Rio de Janeiro. 25pp.

SILVA CAR, RAINBOW PS, SMITH BD, SANTOS ZL. 2001. Biomonitoring of trace

metal contamination in the Potengi Estuary, Natal (Brazil), using the oyster

Crassostrea Rhizophorae, a local food source. Water Res, 35; 4072-4078.

STILLMAN MJ. 1995. Metallothioneins, Coord Chem Rev, 144: 461-511.

TESSIER C, BLAIS JS. 1996. Determination of Cadmium–Metallothioneins in Zebra

Mussels Exposed to Subchronic Concentrations of Cd2+. Ecotox Environ Saf, 33:

246-252.

TOMAZELLI AC. 2003. Estudo comparativo das concentrações de cádmio, chumbo e

mercúrio em seis bacias hidrográficas do Estado de São Paulo.. Tese de

Doutorado em Biologia Comparada. Universidade do Estado de São Paulo.

Riberão Preto. 124 pp.

VALLEE BL. 1991. Introduction to metallothionein. Met Enzymol. 205: 3-7.

Page 58: UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE CENTRO DE ESTUDOS

49

VERGANI L, GRATTAROLA M, DONDERO F, VIARENGO A. 2003. Expression,

purification, and characterization of metallothionein-A from rainbow trout. Prot

Exp Purific, 27: 338-345.

VIARENGO A, BURLANDO B, DONDERO F, MARRO A, FABBRI R. 1999.

Metallothionein as a tool in biomonitoring programmes. Biomarkers, 4: 455-466.

VIARENGO A, CANESI L. 1991. Mussels as biological indicators of pollution.

Aquaculture, 94: 225-243.

VIARENGO A, NOTT JA. 1993. Mechanisms of heavy metal cation homeostasis in

marine invertebrates. Comp Biochem Physiol, 104C: 355-372.

VIARENGO, A., PONZANO E., DONDERO, F. , FABBRI, R. 1997. A simple

spectrophotometric Method for Methallothionein Evaluations in Marine

Organisms: an Application to Mediterranean and Antartic Molluscs. Mar Environ

Res, 44: 69-84.

WALLNER-KERSANACH M, THEEDE H, EVERSBERG U, LOBO S. 2000.

Accumulation and elimination of trace metals in a transplantation experiment with

Crassostrea rhizophorae. Arc Environ Cont Toxicol, 38: 40-45.

WHITACRE CM. 1996. Application of Western Blotting to the identification of

metallothionein binding proteins. Anal Biochem, 234: 99-102.

WORMSER U, CALP D. 1988. Increased levels of hepatic metallothionein in rat and

mouse after injection of acetaminophen. Toxicology. 53: 323-329.